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J2ME開發中彩色轉灰度算法的利用

編輯:J2ME

一、基礎

對於彩色轉灰度,有一個很著名的心理學公式:

Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114

二、整數算法

而實際利用時,希看避免低速的浮點運算,所以需要整數算法。

留心到系數都是3位精度的沒有,我們可以將它們縮放1000倍來實現整數運算算法:

Gray = (R*299 + G*587 + B*114 + 500) / 1000

RGB一般是8位精度,現在縮放1000倍,所以上面的運算是32位整型的運算。留心後面那個除法是整數除法,所以需要加上500來實現四捨五進。

就是由於該算法需要32位運算,所以該公式的另一個變種很風行:

Gray = (R*30 + G*59 + B*11 + 50) / 100

但是,雖說上一個公式是32位整數運算,但是根據80x86系統的整數乘除指令的特點,是可以用16位整數乘除指令來運算的。而且現在32位早普及了(AMD64都出來了),所以推薦應用上一個公式。

三、整數移位算法

上面的整數算法已經很快了,但是有一點仍制約速度,就是最後的那個除法。移位比除法快多了,所以可以將系數縮放成 2的整數冪。

習慣上應用16位精度,2的16次冪是65536,所以這樣盤算系數:

0.299 * 65536 = 19595.264 ≈ 19595 0.587 * 65536 + (0.264) = 38469.632 + 0.264 = 38469.896 ≈ 38469 0.114 * 65536 + (0.896) = 7471.104 + 0.896 = 7472

可能許多人看見了,我所應用的捨進方法不是四捨五進。四捨五進會有較大的誤差,應當將以前的盤算成果的誤差一起盤算進往,捨進方法是往尾法:

寫成表達式是:

Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16

2至20位精度的系數:

Gray = 
     (R*1 + G*2 + B*1) >> 2 Gray = (R*2 + G*5 + B*1) >> 3 Gray = (R*4 + G*10 + B*2) >> 4 Gray = (R*9 + G*19 + B*4) >> 5 Gray = (R*19 + G*37 + B*8) >> 6 Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7 Gray = (R*76 + G*150 + B*30) >> 8 Gray = (R*153 + G*300 + B*59) >> 9 Gray = (R*306 + G*601 + B*117) >> 10 Gray = (R*612 + G*1202 + B*234) >> 11 Gray = (R*1224 + G*2405 + B*467) >> 12 Gray = (R*2449 + G*4809 + B*934) >> 13 Gray = (R*4898 + G*9618 + B*1868) >> 14 Gray = (R*9797 + G*19235 + B*3736) >> 15 Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16 Gray = ( 
   R*39190 + G*76939 + B*14943) >> 17 Gray = (R*78381 + G*153878 + B*29885) >> 18 Gray = (R*156762 + G*307757 + B*59769) >> 19 Gray = (R*313524 + G*615514 + B*119538) >> 20

仔細觀察上面的表格,這些精度實際上是一樣的:3與4、7與8、10與11、13與14、19與20

所以16位運算下最好的盤算公式是應用7位精度,比先前那個系數縮放100倍的精度高,而且速度快:

Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7

實在最有意思的還是那個2位精度的,完整可以移位優化:

Gray = (R + (Word)G<<1 + B) >> 2

由於誤差很大,所以做圖像處理盡不用該公式(最常用的是16位精度)。但對於游戲編程,場景經常變更,用戶一般不可能觀察到色彩的細微差別,所以最常用的是2位精度。

public static int[] Turngrey(Image image) {    int rgx[];    rgx = new int[image.getWidth() * image.getHeight()];    image.getRGB(rgx, 0, image.getWidth(), 0, 0, image.getWidth(),                 image.getHeight())
        ; //獲得圖片的ARGB值 int r, g, b; for (int j = 0; j < rgx.length; j++) { r = (rgx[j] & 0x00ff0000) >> 16; g = (rgx[j] & 0x0000ff00) >> 8; b = rgx[j] & 0x000000ff; if ((rgx[j] == 0x00FFFFFF)) { continue; } r = g; b = g;  rgx[j] = ((r << 16) | (g << 8) | b) | 0xff000000; } return rgx;}

以上是別人寫的算法,我把這個算法用到游戲中處理角色逝世亡的畫面,全部屏幕變灰,刷新也變慢,這個後果是很COOL的~~

在我的項目中我自己寫了個函數,一便於我的游戲引擎調度:

/** * @todo 灰度處理 */public static int[] Turngrey(Image image) {    int rgx[];    rgx = new int[image.getWidth() * image.getHeight()];    image.getRGB(rgx, 0, image.getWidth(), 0, 0, image.getWidth(),                 image.
    getHeight()); //獲得圖片的ARGB值 int r, g, b; for (int j = 0; j < rgx.length; j++) { r = (rgx[j] & 0x00ff0000) >> 16; g = (rgx[j] & 0x0000ff00) >> 8; b = rgx[j] & 0x000000ff; if ((rgx[j] == 0x00FFFFFF)) { continue; } r = g; b = g;  //r = g*3/10; //r = (g << 1 + r) >> 3 + (g << 1 + r); //b = g * 6 / 10; //b = ((g << 1) << 1 + (g << 1)) >> 3 + ((g << 1) << 1 + (g << 1));  //g = g >> 3 + g;  rgx[j] = ((r << 16) | (g << 8) | b) | 0xff000000; } return rgx;}

游戲中的後果在下面(當然引擎可以隨時把持色彩恢復彩色):

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